Вадим Игоревич Беспалов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерной защиты окружающей среды
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Vadim I. Bespalov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of the Environmental Engineering Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Оксана Сергеевна Гурова, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры инженерной защиты окружающей среды
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Oksana S. Gurova, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Professor of the Environmental Engineering Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. В современном мире особое внимание уделяется качеству атмосферного воздуха. Одним из основных факторов негативного воздействия на атмосферу является выброс загрязняющих веществ, среди которых наиболее массово наблюдаются твердые (пылевые) частицы от промышленных источников. При высоких концентрациях пыли устройства очистки, даже обладая высокой эффективностью (до 95,0 %), не справляются с нагрузкой. Именно поэтому разработка и совершенствование высокоэффективных устройств очистки воздуха от пыли являются весьма актуальными. В связи с этим в качестве научной проблемы авторами выделена необходимость совершенствования инженерных средств очистки воздуха от пыли за счет разделения дисперсной фазы (пылевых частиц) и дисперсионной среды (воздуха), что в конечном счете приведет к повышению эффективности очистки. Целью данного исследования явилось повышение экологической безопасности территорий промышленных площадок предприятий стройиндустрии и прилегающих селитебных зон на основе применения упомянутых высокоэффективных средств очистки воздуха от пыли.
Для достижения поставленной цели авторами решены следующие задачи: применена физико-энергетическая концепция и разработана блок-схема физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды различными видами строительной пыли, разработано высокоэффективное и экономичное устройство гидродинамической очистки вентиляционного воздуха от плохо смачиваемой слипающейся пыли, проведены экспериментальные исследования для выявления реального диапазона значений эффективности очистки воздуха от пыли.
Материалы и методы. В основу исследований авторами положены методы физического моделирования, математического описания и статистической обработки экспериментальных данных.
Результаты исследования. В результате исследований установлено, что:
− в основу разработки высокоэффективного и экономичного устройства очистки воздуха от различных видов строительной пыли может быть положена предложенная авторами физико-энергетическая научная концепция, описывающая процессы загрязнения и снижения загрязнения воздушной среды;
− поэтапное рассмотрение процесса загрязнения воздушной среды может быть основой научного обоснования и описания процесса снижения загрязнения воздушной среды предприятий строительной индустрии;
− на основании выполненного анализа процесса снижения загрязнения воздушной среды различными видами строительной пыли возможна разработка блок-схемы физической модели этого процесса;
− изучение особенностей поведения и свойств пылевого аэрозоля и направленных на него внешних силовых воздействий дает возможность наметить основные направления, технологии и инженерные средства повышения эффективности процесса очистки и разработать высокоэффективное и экономичное устройство, реализующее этот процесс;
− для исследования диапазона изменения значений эффективности очистки воздуха от пыли проведен ряд экспериментальных исследований в лабораторных условиях.
Обсуждение и заключение. Выполненные исследования позволили установить, что повышение эффективности очистки воздуха от пыли с содержанием от 20 до 70 % SiO2 обеспечивается в устройстве за счет ряда конструктивных изменений, приводящих к интенсификации смачивания, связывания и удаления из воздуха пылевых частиц. При этом высокие значения (96,5–98,7 %) интегральной эффективности обеспечивают нормативные экологические требования к качеству воздуха приземного слоя атмосферы.
Introduction. In the modern world, special attention is paid to the quality of atmospheric air. One of the major contributors to air pollution is the release of harmful substances, including solid particles from industrial activities. These particles can accumulate in high concentrations, making it difficult for even the most efficient (up to 95.0%) cleaning devices to keep up. That is why the development and improvement of highly efficient air purification devices from dust are very relevant. In this regard, as a scientific problem, the authors highlighted the need to improve engineering means of air purification from dust by separating the dispersed phase (dust particles) and the dispersion medium (air), which ultimately will lead to an increase in cleaning efficiency. The aim of this study is to improve the environmental safety of industrial sites of construction industry enterprises and adjacent residential areas by using highly effective means of air purification.
To achieve this goal, we have developed a physics and power-engineering concept and created a block diagram of a physical model for reducing air pollution from construction dust. We have also developed a highly efficient and economical device for hydrodynamic purification of ventilation air from poorly wetted clumping dust. The experiments were conducted to identify the real range of values of the efficiency of air purification from dust.
Materials and Methods. The research is based on methods of physical modeling, mathematical description, and statistical analysis of experimental data.
Results. As a result of the research, it was found that:
− the basis for the development of a highly efficient and economical air purification device from various types of construction dust could be based on the physics and power-engineering scientific concept proposed by the authors, describing the processes of pollution and reduction of air pollution;
− step-by-step consideration of the process of air pollution could be the basis for scientific justification and description of the process of air pollution reduction in the construction industry;
− based on the analysis of the process of the reduction of air pollution by various types of construction dust, it was possible to develop a block diagram of a physical model of this process;
− the study of the behavior and properties of dust aerosol and external force influences directed at it made it possible to outline the main directions, technologies and engineering means to increase the efficiency of the cleaning process and develop a highly efficient and economical device that implemented this process;
− to study the range of changes in the values of the efficiency of air purification from dust, a number of experimental studies were conducted in laboratory conditions.
Discussion and Conclusion. The studies conducted allowed us to determine that an increase in air purification efficiency from dust with a SiO2 content of 20–70% was achieved in the device through a series of design modifications that enhanced wetting, bonding, and removal of particulate matter from the air. Simultaneously, high levels of integrated efficiency (96.5–98.7%) ensured the compliance with regulatory environmental standards for atmospheric surface air quality.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.